Logistische Planungsprobleme in der Katastrophenhilfe: Simultane Einsatzplanung für Straßenräumungsarbeiten und Hilfsgüterdistribution

• Antragsteller: Professor Dr. Alf Kimms
• Fachliche Zuordnung: Accounting und Finance
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 386302536

Unmittelbar nach Eintritt einer großen Naturkatastrophe wie z.B. einem Erdbeben oder einem Tsunami besteht in den ersten Tagen und Wochen danach die vordringlichste Aufgabe darin, schnellstmöglich Hilfsgüter sowie Such- und Rettungsdienste in die betroffenen Gebiete zu transportieren, um das Leiden der Katastrophenopfer zu mindern. In dieser ersten Phase der Katastrophenhilfe wird eine schnelle und effiziente Hilfsgüterdistribution in der Regel durch blockierte Straßen erschwert. Umgestürzte Bäume, Erdrutsche oder Trümmer machen Teile des Straßennetzes unpassierbar, sodass betroffene Ortschaften gänzlich abgeschnitten sind oder Fahrzeuge zeitintensive Umwege in Kauf nehmen müssen, um Hilfsgüter dorthin zu transportieren.Aus methodischer Sicht ergeben sich zwei Planungsprobleme. Zum einen müssen Hilfsgüter mittels einer begrenzten Flotte von Fahrzeugen mit Kapazitätsbeschränkungen schnellstmöglich ausgeliefert werden. Zum anderen ist der kooperative Einsatz von Räumungsmannschaften mit verschiedenen Fähigkeiten und unterschiedlichem Equipment zu planen, um blockierte Straßen freizuräumen, damit diese zeitnah wieder für mit Hilfsgütern beladene Fahrzeuge befahrbar sind. Die beiden Planungsprobleme sind interdependent, da auf der einen Seite Reihenfolge und Dauer der Straßenräumungsarbeiten einen Einfluss auf die Schnelligkeit der Hilfsgüterdistribution haben. Auf der anderen Seite wirken Anlieferungsreihenfolge und Ankunftszeitpunkte an den Nachfrageknoten im Rahmen der Hilfsgüterdistribution auf die Planung der Straßenräumungsarbeiten ein. Dementsprechend sind die beiden Planungsproblem simultan in einem integrierten Ansatz zu betrachten, sodass Straßenräumungsarbeiten und Hilfsgüterdistribution aufeinander abgestimmt werden können, um zum frühestmöglichen Zeitpunkt eine gleichmäßige Versorgung der Katastrophenopfer zu gewährleisten. Bisher widmen sich nur einige wenige Arbeiten in der wissenschaftlichen Literatur diesem kombinierten Planungsproblem. Vielfältige, für die Problemstellung relevante Aspekte bleiben bisher unberücksichtigt. Daher ist die weiterführende Entwicklung von mathematischen Modellen und Lösungsalgorithmen zur simultanen Planung von Straßenräumungsarbeiten und Hilfsgüterdistribution Gegenstand dieses geplanten Projekts.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen